16.2 工艺概述
1.工艺背景
人类最早使用的洗涤剂是肥皂,随着有机合成表面活性剂的成功开发,合成洗涤剂逐步进入人们的生活,液体洗涤剂行业也得到了迅速发展。截至目前,液体洗涤剂的种类大致有衣料液体洗涤剂、餐具洗涤剂、个人卫生用清洁剂、硬表面清洗剂等。液体洗涤剂大致可以分为个人清洁护理用品、家庭清洁护理用品、工业和公共设施清洁用品三大品类体系。
洗涤用品行业的发展与经济、环境、技术、人口等因素的关联性较大,产品结构随着需求结构的不同而发生转变。液体洗涤剂是近几年洗涤用品行业中发展的热点,其存在着巨大的市场利润和商业空间。液体洗涤剂向着人体安全性和环境相容性更高的方向转变,节能、节水、安全、环保型产品将得到较快发展。因此,发展液体洗涤剂将成为洗涤用品行业结构调整和可持续发展的重要内容。
2.知识要点
液体洗涤剂的主要除污(油)机理是利用表面活性剂来降低油水的界面张力,通过乳化作用将待清洗的油分散和增溶于洗涤液中。表面活性剂是液体洗涤剂的主要组分,因此,了解它对洗涤作用的影响对于选择合适的组分至关重要。
洗涤作用的影响因素如下。
(1)界面张力
界面张力是表面活性剂水溶液的一项重要性质,洗涤剂的去污作用主要通过表面活性剂来实现,故界面张力与洗涤作用有必然的内在联系。大多数优良的洗涤剂溶液均具有较小的界面张力。根据固体表面润湿的原理,对于一定的固体表面,液体的表面张力越小,通常润湿性能越好。润湿是洗涤过程的第一步,润湿得好,才有可能进一步起到洗涤作用。此外,较小的界面张力有利于液体油污的去除,有利于油污的乳化、加溶等作用,因而有利于洗涤。
(2)吸附作用
洗涤液中的表面活性剂在污垢和被洗物表面吸附的性质对洗涤作用有重要影响。这主要是由于表面活性剂的吸附使表面或界面的各种性质(如电性质、机械性质、化学性质)均发生变化。对于液体油污,表面活性剂在油水界面上的吸附主要导致界面张力降低(洗涤液优先润湿固体表面,使油污“蜷缩”),从而有利于油污的清洗。界面张力的降低也有利于形成分散度较大的乳状液,同时界面吸附所形成的界面膜一般具有较大的强度,使得形成的乳状液具有较高的稳定性,不易再沉积于被洗物表面。因此,表面活性剂的界面吸附对液体污垢的洗涤作用产生有利的影响。就吸附特性而言,阳离子表面活性剂的洗涤作用最差,且价格高,通常情况下不适合用作洗涤剂。
(3)加溶作用
表面活性剂胶团对油污的加溶作用是被洗物表面去除少量液体油污的最重要机理。不溶于水的物质因性质各异而加溶于胶团的不同部位,从而形成透明、稳定的溶液。胶团对于油污的加溶作用,实际上是将油污溶解于洗涤液中,从而使油污不可能再沉积,这将大大提高洗涤效果。但加溶作用不是去除油污的主要机理,也不是表面油污洗涤过程中的主要影响因素。
(4)乳化作用
选择合适洗涤剂组分的重要步骤之一是选择适宜的乳化剂。不管油污多少,乳化作用在洗涤过程中总是相当重要的。具有高表面活性的表面活性剂可以最大限度地降低油水界面张力,只需很小的机械功即可乳化,在降低界面张力的同时发生界面吸附,这有利于乳状液的稳定,油污质点不再沉积于固体表面。乳化作用是液体洗涤剂在洗涤过程中重要的影响因素。可以说,油污溶于洗涤液中的过程就是其被乳化的过程,因此应选择有相当乳化能力的组分。(https://www.daowen.com)
(5)表面活性剂疏水基链长
一般说来,表面活性剂碳链越长,洗涤性能越好。但当碳链过长时,溶解度变差,洗涤性能降低。为达到良好的洗涤作用,表面活性剂亲水基与亲油基应达到适当的平衡。用作洗涤剂的表面活性剂,HLB(Hydrophilic Lipophile Balance)值在13～15为宜。
在选择液体洗涤剂的主要组分时,可遵循以下通用原则:
①有良好的表面活性和降低表面张力的能力,在水相中有良好的溶解能力;
②表面活性剂在油水界面能形成稳定的紧密排列的凝聚态膜;
③根据乳化油相的性质,油相极性越大,要求表面活性剂的亲水性越强,油相极性越小,要求表面活性剂的疏水性越强;
④表面活性剂能适当增大水相黏度,以减少液滴的碰撞和聚结速率;
⑤要能用最小的浓度和最低的成本达到所要求的洗涤效果。
3.工艺流程
依托工业生产精细化工产品的基本流程包含公用工段、反应配料、料液乳化、调配、过滤分离等多个单元模块。生产液体精细化工产品的主要工艺流程如下。自来水经软化水柱(X101)处理成软化水后用作配料及冷却循环水供水使用。根据产品指标要求调节产品p H为6～8,活性剂含量不低于10%并按比例配入反应釜(R201),充分混合均匀后进行取样检测,合格后导入乳化釜(R202)进行乳化,日化品净洗主要依据乳化原理。为保证最终获得满足一定香味、黏度、通透性、稳定性要求的产品,则需要对乳化完成的初步产品进行再一步的调配处理,常见的工艺是在调浆釜(R301)内加入调和剂,比如香精、增稠剂、增亮剂、抗凝剂等。最后将处理后的产品经过冷浸至成品温度,经过滤器(F301)分离、灭菌器(X302)灭菌后即可得到符合指标要求的产品,并存入产品罐(V301)内。
多功能环保型精细化工生产线工艺流程方框图如图16-1所示。
图16-1 多功能环保型精细化工生产线工艺流程方框图